Cahier des charges AlphaSol

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Cahier des charges fonctionnel du prototype Alphasole

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Exigences de conception

Dans le cadre de la conception collaborative, nous travaillons sur les exigences de chaque élément développé ci-dessous dans les sections suivantes. L'historique des discussions entre contributeurs est accessible par les liens respectifs vers le forum :

  • Structure lien forum [1] ,
  • Optique de concentration lien forum [2] ,
  • Moteurs, Programme, Capteurs lien forum [3] ,
  • Absorbeur lien forum [4] .

Général

Exigences Démonstrateur Prototype Commentaire Proto
Réduire les risques Attention aux réflexions parasites
  • Risques Optiques
  • Risques liés au circuit hydraulique sous pression à haute température
Coût (matériau, fabrication, transformation, assemblage) Minimum Minimum : < 300€/m² économies possible, par rapport au démonstrateur...

Optique de concentration

[forum]

Exigences Démonstrateur Prototype Commentaire Proto
Rendement optique Réflectivité (incidence normale) 0.9 60-70% à affiner : géométrie cohérente/optimisée, cf [[5]] ; réflectivité des miroirs à >=0.9 / Autres paramètres : encrassement, fréquence de lavage, évolution dans la durée de vie
Robustesse et durée de vie pas de contrainte 3 à 5 ans ? A étudier : *temps? *garantie? quelle perte d'efficacité? point de renouvellement, fréquence de maintenance... *équilibre économique? *à mettre aussi dans les autres section : structure, optique.. *Affiner : les éléments chers, structuraux durent plus longtemps : 20 ans ou plus...
Accessibilité pour nettoyage et maintenance pas de contrainte oui *nettoyage des miroirs facile ; *maintenance et réglage des facettes une fois montée ; *accès au récepteur une fois monté
Efficacité thermique du récepteur Concentration secondaire sur l'absorbeur>1.5 70-80% d'efficacité dans l'idéal
Facteur total de concentration Entre 15 et 30 Entre 15 et 30 avec 20 miroirs, on est plutôt autour de 15
Réflecteur secondaire (CPC) : Conception coordonnée avec l'absorbeur 60% oui

Structure

[forum]

Support du champ de miroirs et du récepteur

Exigences Démonstrateur Prototype Commentaire Proto
Structures indépendantes : miroir, récepteur Oui Non position relative fixe, à ajuster selon latitude
Résistance environnement extérieur oui, en permanence vitesse de vent, grêle, pluie, neige, poussière
Rigidité suffisante contre vibrations ou déformations Oui Oui ?
Implantation au sol Pieds réglables Fixe génie civil à prévoir ou fixation à structure existante, toiture... Attention à la rigidité, stabilité...
Facilité d'assemblage Oui Oui kit possible
Facilité à transporter Oui Non
Soudage Le moins possible Ok pas d'exigence a priori, compromis entre : complexité à fabriquer et simplicité à assembler
Limitation du risque d'accident Oui Oui à toutes les étapes : fabrication, montage....

Structure des facettes miroirs

Miroir de Fresnel: surface 2x2 m$^2$ avec 20 facettes de 10 cm de large
pour l'usage, exigence en terme de puissance à relier à la surface
Exigences Démonstrateur Prototype Commentaire Proto
Limitation de la déformation des miroirs Flèche inférieure à 5 mm 0.1° d'orientation de la facette, soit 1cm sur le récepteur (a priori) dépend de la hauteur du récepteur, valide pour 1,5m de hauteur
Suivi de la course du soleil (Est-Ouest) 12h de suivi ? soit 90° de rotation sur 12h
Protection contre les intempéries Oui Oui par exemple : 180° d'amplitude (miroir vers le bas)
Alignement optique possible par un réglage ne nécessitant pas d'outillage particulier Oui Oui ? "à la main" ;)

ou mieux : procédure à mettre au point pour la calibrage

Facettes du miroir facilement interchangeables Oui Oui plus généralement : maintenance facile...

Système de suivi (Moteurs, Programme, Capteurs)

[forum]

Exigences Démonstrateur Prototype Commentaire Proto
Suivre en temps réel et avec précision le déplacement du soleil Oui Oui prévoir un mode dégradé en cas de défaillance du système de suivi (suivi manuel (présence de la personne constamment) ou semi-manuel (du type pendule que l'on remonte))
Motorisation des miroirs Oui Oui
Consommation électrique Minimum possible Prévoir un fonctionnement autonome (pas de connexion au réseau électrique) ? (panneau photovoltaïque ?)
Nombre de moteurs Minimum à valider en fonction des autres choix techniques (structure)
Suivi du soleil pour renvoyer l'angle correct d'inclinaison Oui objectif : renvoyer tous les rayons de chaque miroir sur la largeur du récepteur (largeur du CPC)
Instrumentation (Détection des conditions météorologiques*) Oui Oui *: température ambiante, rayonnement solaire direct. (En complément de l'instrumentation du procédé (chaudière et usage))
Mesurer la température et la pression du fluide Oui piloter la pompe de circulation en asservissement en pression et/ou température (selon l'usage). Capteur de débit de vapeur ? Capteur du niveau d'eau liquide ? => dépend de l'usage
Arrêt automatique du système Optionnel Sécurité en cas de coupure électrique (pompe de circulation arrêtée => montée en température) + en cas d'orage (position miroirs têtes en bas (si possible)). (résistance à la grèle ?)
Interface de contrôle simple Oui niveau expert en programmation si besoin, mais simple à l'utilisation

//__idées:__ Accés à distance (ethernet) ? Facilite la programmation, consultation des informations de fonctionnement (et historique ?) ==> A prévoir dans un second temp. Mais, il faut peut-être prévoir dés à présent les ports sur l'Arduino... //

Récepteur (Absorbeur)

[forum]

^ Exigences ^ Démonstrateur ^ Prototype ^ Commentaire proto ^

100%|oui|option par défaut : vapeur en circulation forcée (pompe de mise sous pression) ; autres options : la modularité sera à étudier dans le cadre des usages, exemples : air, eau/vapeur à différentes températures...* hautes qualités d'absorption dans tout le spectre solaire : 100%|absorptivité 90 %, émissivité infrarouge 15% : matériau intrinsèquement absorbant (ou traitement de surface absorbant)|= haute absorption dans tout le spectre solaire et faible émissivité dans l'infrarouge| 60%| oui |matériau et conduction-convection dans le fluide| 60%|oui |voir exigence de rendement thermique de l'ensemble (matériau isolant au dessus et vitre en dessous)| 60%|oui|prévoir la dilatation des différents matériaux (l'étanchéité de la cavité du récepteur évite l'entrée de poussière et la dégradation des performances optiques...)| 60%|oui|en particulier, risques liés aux hautes températures et à la pression du fluide|

//__idées:__

  • La modularité est difficilement compatible avec les importantes contraintes sur l'absorbeur (pression, variation de température,

etc.)

    • En cas de risque de gel, il faut vidanger l'absorbeur (sinon le gel risque de le détruire...)

==> Capteur de température extérieure + électro-vanne ? ==> Conception de l'absorbeur permettant sa vidange complète //


Usages

Exigences à définir avec l'utilisateur...

Fonctionnement

^ Exigences ^ Démonstrateur ^ Prototype ^ Commentaire proto ^

-|?| | -|?| *pour un soleil hors première/dernière heure, *pour quelle plage horaire dans la journée, dans la saison, *pour quelle latitude| -|?|L'optique, voire la technologie optimale est différente suivant la température. Exemple : *Production d'eau chaude à 80°C ; *Production de vapeur à 130°C partir d'eau liquide ; *Surchauffe de vapeur de 150°C à 250°C|

Circuit hydraulique

^ Exigences ^ Démonstrateur ^ Prototype ^ Commentaire proto ^

-|minimales|Limiter les pertes de charges, surtout pour les fluides légers : air, vapeur| -|?| | -|?|encourage le fonctionnement en boucle fermée...| -|?| |


//__idées:__ Pourrait-on avoir un retour du futur utilisateur ? De quel puissance (mini, maxi, moyenne) a-t-il besoin ? Pendant combien d'heure ? Et selon la saison ? Chez mes parents, distillerie de lavande : juillet. Conserve et confiture de juin à septembre.//

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